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近年来，氮化镓(GaN)材料越来越受到人们的关注。它具有很多优点：禁带宽，是直接带隙材料，电子饱和速率高，导热性能好，击穿电场高，介电常数小，热稳定性好，化学稳定性强。GaN的禁带宽度大，适合用于发展短波长光电子器件，有利于GaN基器件在高温下工作；电子饱和速率高，适合制造高频器件；击穿电场比Si和GaAs要高一个数量级，有利于制造高功率器件；化学稳定性强，器件可以在腐蚀性环境下工作；抗辐射能力强，可以在地球大气层外等高辐射环境下工作。目前，基于GaN及其化合物的蓝色激光二极管和高亮度发光二极管已经实现商业化。高亮度发光二极管已经用于移动电话的逆光照明，全色信号，汽车仪表板的逆光照明和刹车灯。
本文的主要工作集中于在蓝宝石和Si衬底上获得高质量的GaN薄膜，并研究其在不同条件下的生长规律：
1、成功地在蓝宝石衬底上生长出大面积高质量GaN薄膜。重点研究了生长温度和V/Ⅲ比对GaN薄膜性质的影响，得到了优化的生长条件，并在优化条件下生长出高质量、均匀性好的大面积GaN薄膜。在较低的温度下(不高于1000℃)生长，由于成核密度较低，形成三维岛状生长；同时岛的横向生长速率也不够高；因此GaN薄膜质量不高。生长温度达到1050℃时，成核密度较高，横向生长速度也相应加快，GaN薄膜具有较好的质量。通过改变HCl流量，实现改变生长时的V/Ⅲ比，研究其对GaN薄膜性质的影响。研究表明，随V/Ⅲ比降低，成核速率相应增高；同时，横向生长速率也增高，因而GaN薄膜的质量也提高。研究中还发现，输运到生长区的GaCl的量对生长速率有很大影响。增加HCl流量，可以输运更多的GaCl到生长区，因此可以得到更高的生长速率。
2、创新发展了一种提高Si衬底上生长GaN薄膜质量的新技术，即在Si衬底上直接淀积低温GaN薄层作缓冲层生长高温GaN薄膜。采用这种方法可以避免衬底、缓冲层和GaN薄膜界面处不同原子之间的互扩散，工艺本身也比较简单。研究结果显示，当缓冲层生长温度为600℃时，随后生长的高温GaN薄膜具有较好的质量。这表明600℃时生长的GaN缓冲层能够有效地阻挡Si衬底和生长气体之间的附加反应，有利于高温GaN薄膜的生长。
3、系统研究了硅上低温GaN缓冲层的生长温度和生长时间(厚度)对高温GaN薄膜性质的影响，在优化条件下生长了具有较好光学特性的硅上高温GaN薄膜。研究结果表明：生长温度较低时，缓冲层表面较平整，但阻挡作用较弱。随生长温度升高，缓冲层的阻挡作用增强，表面粗糙度也逐渐增大。另一方面，随生长时间增加，缓冲层阻挡作用增强；同时，其表面粗糙度也增加。当缓冲层的阻挡作用增强时，高温GaN薄膜的质量上升；当缓冲层的表面粗糙度增加时，高温GaN薄膜的质量下降。缓冲层的粗糙度却是随其生长温度升高而增加，随其生长时间增加而增加。缓冲层的优化生长温度可以确定为600℃，缓冲层的生长时间还需要优化。
4、创新地使用HVPE方法，在蓝宝石衬底上生长出具有室温铁磁性的GaN基的稀释磁性半导体薄膜，并研究了不同生长条件对薄膜性质的影响。研究结果发现，作为载气的N2虽然不和Mn源发生化学反应，但仍然能够输运少量Mn元素到生长区。使用HCl气体作Mn源载气则能够输运较高含量的Mn，可以满足掺杂的要求。测试结果表明使用HVPE方法生长的Mn掺杂GaN薄膜具有室温铁磁性。